PCB作為各種元器件的載體，是電子信息產(chǎn)品非常重要的部分。PCB失效案例越來(lái)越多，給產(chǎn)品造成的損失也越來(lái)越嚴(yán)重。PCB電子組件失效的模式多種多樣，需要根據(jù)不同情況進(jìn)行分析。可以通過(guò)模塊分析定位方法分析PCB電子組件失效分析原因。

PCB電子組件失效分析案例分享：
失效樣品為電壓繼電器，具有高電壓和低電壓報(bào)警功能。樣品在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)失效，具體表現(xiàn)為輸入電壓為220V AC時(shí)，樣品的正常工作指示燈（綠燈）與高電壓報(bào)警指示燈（紅燈）交替閃爍，樣品的高電壓報(bào)警值設(shè)置為244V，低電壓報(bào)警值設(shè)置為198V。

對(duì)樣品進(jìn)行非破壞性檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常（圖2和圖3），而樣品的失效表現(xiàn)與委托方描述一致。

樣品內(nèi)部由兩個(gè)塊PCB板組成，PCB1上電路的作用是電壓監(jiān)測(cè)、低電壓直流電源的變換和提供繼電器控制。PCB2上的電路作用是將監(jiān)測(cè)到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)，點(diǎn)亮與信號(hào)相符的LED燈，并反饋信號(hào)至PCB1，對(duì)繼電器進(jìn)行控制。該案中樣品屬于功能失效，高電壓報(bào)警和正常指示燈交替閃爍，從電路上考慮，首先懷疑高電壓報(bào)警電路異常，且異常具有可恢復(fù)性，根據(jù)該猜測(cè)制定的初步分析定位方案如下：

根據(jù)圖4中的比較電路進(jìn)行測(cè)試，失效樣品的高電壓檢測(cè)信號(hào)穩(wěn)定，無(wú)突變現(xiàn)象，但高電壓報(bào)警電路中的運(yùn)算放大器輸出電壓存在異常。進(jìn)一步測(cè)試，發(fā)現(xiàn)VCC電壓存在波動(dòng)，導(dǎo)致了基準(zhǔn)電壓波動(dòng)，輸出電壓異常。而高壓報(bào)警指示燈點(diǎn)亮?xí)r，VCC電壓上升，正常工作指示燈點(diǎn)亮?xí)r，VCC電壓下降。正常工作指示燈點(diǎn)亮，PCB1上的繼電器線圈將流過(guò)較大電流，讓觸點(diǎn)動(dòng)作，而高壓報(bào)警指示燈點(diǎn)亮?xí)r，繼電器線圈不導(dǎo)通。因此，懷疑VCC電壓下降為繼電器線圈消耗電流增大所致，即VCC的帶載能力不足。

根據(jù)VCC供電電路（圖5）來(lái)看，交流電源L3經(jīng)過(guò)C7、ZD1及R4的分壓，通過(guò)D1整流，給繼電器線圈供電，同時(shí)將電壓進(jìn)行變換，輸出VCC電壓，因此制定以下分析方案：

對(duì)相關(guān)元器件進(jìn)行電學(xué)測(cè)試，結(jié)果顯示電容器C7的容量值為116.6nF，遠(yuǎn)低于標(biāo)稱值的330nF，容量下降，由于RC=1/（2πfC），可見(jiàn)C7的RC將增大，從圖5來(lái)看，RC增大會(huì)導(dǎo)致電路的帶載能力下降。為了證實(shí)這一點(diǎn)，更換一只330nF的電容器到C7的位置，失效現(xiàn)象消失，且樣品的過(guò)壓、欠壓的觸發(fā)電壓也滿足規(guī)格要求，由此可見(jiàn)該案中樣品的失效為C7容量下降所致。

為了確認(rèn)C7容量下降的原因，對(duì)C7進(jìn)行開(kāi)封，可見(jiàn)C7內(nèi)部多層電極箔上的存在大面積發(fā)白現(xiàn)象（圖6）。將陰陽(yáng)極電極箔分離，可見(jiàn)其中一個(gè)電極箔上大部分金屬已缺失（圖7），缺失區(qū)域未發(fā)現(xiàn)Zn（鋅）元素，只有C（碳）元素。C7內(nèi)部電極箔未見(jiàn)過(guò)熱或機(jī)械損傷，因此懷疑電極箔金屬缺失為電極箔腐蝕水解所致。

最后，我們結(jié)合失效機(jī)理，再回到電路中，對(duì)樣品的失效現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋。C7的容量下降，由其容抗RC=1/（2πfC），可知容量下降將導(dǎo)致RC增大。RC的增大將降低電源轉(zhuǎn)換電路的帶載能力，當(dāng)電路的輸入電壓處于正常工作的電壓范圍198V AC～244V AC時(shí)，綠燈點(diǎn)亮，繼電器線圈流過(guò)較大電流使觸點(diǎn)動(dòng)作，電流的增大將使得C7兩端壓降增加，導(dǎo)致其后端的VCC電壓下降。VCC電壓下降后，使得高電壓報(bào)警電路中的比較器基準(zhǔn)電壓下降，當(dāng)基準(zhǔn)電壓低于高電壓報(bào)警電路的檢測(cè)電壓，高電壓報(bào)警燈點(diǎn)亮，同時(shí)綠燈熄滅，繼電器線圈電流減小，繼電器不動(dòng)作。線圈電流下降，導(dǎo)致C7兩端壓降減小，后端的VCC電壓上升，同時(shí)高電壓報(bào)警電路的基準(zhǔn)電壓上升，基準(zhǔn)電壓大于檢測(cè)電壓時(shí)，高電壓報(bào)警燈熄滅，綠燈點(diǎn)亮。如此反復(fù)，出現(xiàn)了樣品失效的狀態(tài)：紅燈與綠燈交替閃爍。

案例總結(jié)
本案例對(duì)模塊失效分析的方法及流程進(jìn)行了介紹，并以實(shí)際案例講述了模塊失效分析開(kāi)展的過(guò)程。模塊的失效分析需要基于內(nèi)部電路原理圖進(jìn)行定位分析，根據(jù)測(cè)試到的結(jié)果隨時(shí)調(diào)整出合理的分析方案，指導(dǎo)后續(xù)的工作。最后定位到的失效機(jī)理，必須結(jié)合失效背景，對(duì)失效現(xiàn)象做出合理的解釋。